CN103924324B - 皮芯结构大直径复合单丝的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型皮芯结构大直径复合单丝，复合单丝的芯为经预牵伸的聚酯(PET)树脂单丝,芯的外部均匀包覆热塑性树脂材料皮层。复合单丝充分利用了各组分材料的优点，即聚酯（PET）的高拉伸强度和尺寸稳定性使复合丝具有较高的拉伸强度和尺寸稳定性，其它热塑性树脂包覆层赋予复合丝所需要的耐化学腐蚀性能、抗水解性能或其他该树脂特有的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型复合材料，尤其涉及到一种新型皮芯结构大直径复合单丝及其制造方法。
背景技术
新材料和复合材料及其在产业和人民生活的应用一直是我国科技发展规划的关键领域之一。国家对高性能纤维及复合材料的研发和产业化作为关键技术领域重点支持。相关新材料和复合材料对促进能源、交通、工业、民生等领域产品的升级换代和节能减排具有重要意义。
聚酯(PET)由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称,是一类性能优异、用途广泛的工程塑料，在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都较好。聚酯(PET)是目前生产量最大的高分子聚合物，成本较低，广泛应用于国民经济各个领域。但聚酯(PET)较差的耐化学腐蚀和耐水解性能限制了其在很多领域的应用。
其它热塑性树脂如聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、改性聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)及其改性树脂等各具有优异的物理、力学和化学性能，但或因某一方面性能、或因成本较高，同样使其在很多领域的应用受到限制。
目前的双组份皮芯结构丝是通过两种不同组分的热塑性树脂同时熔融，经过特定的流道和喷丝板直接复合成皮芯结构挤出在经过牵伸和定型制成。这种皮芯结构丝已经在很多民用产品广泛应用，但该工艺制成的产业用单丝特别是大直径(0.1mm以上)单丝无法达到理想的物理和力学性能。究其原因，是因为不同的树脂熔融温度、结晶性和兼容性等特性差异很大，不同组分复合挤出后，普通拉丝生产工艺无法通过完全相同的牵伸工艺实现不同组分树脂材料的预期的物理、力学指标；兼容性较差的材料，在拉伸后亦容易产生皮芯分离的情况。这种工艺生产的产业用皮芯结构复合单丝，因无法从工艺方面适应不同组分材料特定需要，难以达到利用不同树脂特性扬长避短的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型皮芯结构大直径复合单丝及其制造方法,充分利用聚酯(PET)和热塑性树脂各自的优点，避开其各自的缺点，从工艺上充分实现了各组分材料的性能互补,制成一种具有高拉伸强度和稳定性、耐磨和耐疲劳的、同时具有较高性价比的高性能皮芯结构复合单丝。
为实现上述目的,本发明采用的新的技术方案是：
一种新型皮芯结构大直径复合单丝，其特征在于，复合单丝的芯为经预牵伸的聚酯(PET)树脂单丝,芯的外部均匀包覆热塑性树脂材料皮层。
其中，复合单丝的芯剖面为圆、椭圆、或四边形中任一种。
其中，复合单丝的芯为经过预牵伸的聚酯(PET)树脂单丝，牵伸比为2-6倍。
其中，皮层的热塑性树脂为纯树脂或改性树脂。
其中，所述纯树脂包括聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、改性聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)。
其中，所述改性树脂为聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、改性聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)纯树脂中任一种改性后的树脂。
其中，所述改性树脂为纯树脂通过添加以下材料改性制得：
碳纤维或玻璃纤维；
聚四氟乙烯超细粉、钛白粉、碳黑粉、碳酸钙粉、纳米硫酸钡粉。
其中，单丝的直径在0.1-3.0mm.
为解决上述问题，本发明同时公开一种制造上述复合单丝的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)将经过预牵伸的聚酯树脂PET单丝作为芯，经衡张力放卷通过装在螺杆挤出机的模头；
(2)热塑性树脂通过螺杆挤出机熔融挤出，均匀分布在恒速运行的芯丝外，包覆形成皮层；
(3)经过热水槽或热风箱对包覆后的复合丝进行0-3倍的再牵伸后经热烘箱定型卷取，得成品复合单丝。
其中，步骤(2)中所述热塑性树脂包括纯树脂及改性树脂。
与现有技术相比，本发明的优点是：
复合丝充分利用了各组分材料的优点，即聚酯(PET)的高拉伸强度使复合丝具有极高的拉伸强度，其它热塑性树脂包覆层赋予复合丝所需要的耐化学腐蚀性能、抗水解性能或其他该树脂特有的性能。复合单丝保持两个组分都具有的优异性能，同时避开了各组分的缺点；复合丝替代聚酯(PET)材料制成的产品,以较低的成本在保持力学性能的同时和大大提高产品的耐化学腐蚀和耐水解性能或其他PET所不具备的性能。
附图说明
图1是本发明的工艺生产的产品的结构示意图。
图中A是预牵伸聚酯(PET)单丝芯层，B是热塑性树脂材料皮层。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图1所示，新型皮芯结构大直径复合单丝，复合单丝的芯为经过预牵伸的聚酯(PET)树脂单丝,芯的外部均匀包覆热塑性树脂材料皮层。复合单丝的芯为经过预牵伸的聚酯(PET)树脂单丝，牵伸比为2-6倍，芯的剖面为圆、椭圆、或四边形中任一种。单丝的直径优选在0.1-3.0mm。
复合丝的各组分材料比例可按应用的需要调节,预牵伸的聚酯(PET)芯丝的牵伸比可按需要在2-6倍范围任意设定，皮层紧密均匀地包覆在芯丝外部,按需要确定是否牵伸及牵伸量。
在本实施例中，单丝的皮层为热塑性树脂，包括纯树脂或改性树脂，纯树脂可以是聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、改性聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)等，不限于此；改性树脂可以是上述纯树脂经添加增强材料或添加剂进行改性后的树脂,纯树脂或改性树脂均匀地包覆在上述具有不同截面的芯外层。
这里，对纯树脂改性所使用的添加剂包括但不限于：
碳纤维或玻璃纤维；
聚四氟乙烯超细粉、钛白粉、碳黑、碳酸钙、纳米硫酸钡。
本发明同时公开一种制造上述复合单丝的方法，主要包括以下步骤：
(1)将经过预牵伸的、牵伸比为2-6倍的聚酯树脂PET单丝作为芯，经衡张力放卷通过装在螺杆挤出机的模头；
(2)热塑性树脂(包括纯树脂和改性树脂)通过螺杆挤出机熔融挤出，均匀分布在恒速运行的芯丝外，包覆形成皮层；
(3)经过热水槽或热风箱对包覆后的复合丝进行0-3倍的再牵伸，后经热烘箱定型卷取，得成品复合单丝。
在步骤(1)中，选用规格为0.30mm的经2-6倍牵伸倍数预牵伸的连续聚酯(PET)单丝作为芯，已衡张力放卷以特定速度通过特定规格的、装在特制螺杆挤出机的包覆模具组件。
热塑性树脂(包括纯树脂或改性树脂)切片通过螺杆挤出机,螺杆挤出机各区及模具组件温度按该热塑性树脂的特性控制在240-330℃、熔融的热塑性树脂通过模头挤出通过均匀包覆在恒速运行的芯丝外形成皮层，经热水降温后，通过95℃热水箱经过按聚酯预牵伸倍数设定的牵伸倍数牵伸，再进过热烘箱牵伸至所需要的聚酯(PET)芯丝的总牵伸倍数(5.0-5.8倍)，通过定型烘箱定型后冷却、卷取。
芯丝的放卷速度、螺杆挤出机计量泵压力和模头规格及特定的拉伸倍数组合组成特定的工艺参数，得到纤度为0.30-0.70mm或更粗的以热塑性树脂为皮层，聚酯(PET)为芯层的皮芯复合丝。
本发明工艺制造的复合丝具有优异的力学性能和稳定性,在高度保持和利用了聚酯(PET)的低成本、高强度和尺寸稳定性的优势的基础上，工艺充分利用其它热塑性树脂的其他性能优势，得到的产品具有目前拉丝工艺生产的聚酯(PET)单丝或目前皮芯结构丝无法实现的复合性能；使用本发明工艺生产的复合单丝织造制的技术织物用于运行环境较苛刻的工业过滤等固液分离工艺和工艺传输设备中，将提高生产效率、降低维护成本和生产成本，减轻劳动强度，具有广泛的应用前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.皮芯结构大直径复合单丝的制造方法，复合单丝芯的外部均匀包覆热塑性树脂材料皮层，皮层为热塑性树脂材料，所述的热塑性树脂为纯树脂或改性树脂，所述纯树脂包括聚丙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮、可熔性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、乙烯四氟乙烯共聚物，所述改性树脂为上述纯树脂中任一种改性后的树脂，所述的改性树脂为纯树脂通过添加入以下材料改性制得：碳纤维或玻璃纤维；聚四氟乙烯超细粉、钛白粉、碳黑粉、碳酸钙粉、纳米硫酸钡粉，其特征在于，主要包括以下步骤：
(1)将经过预牵伸的聚酯树脂PET单丝作为芯，经衡张力放卷通过装在螺杆挤出机的模头，热塑性树脂切片通过螺杆挤出机，螺杆挤出机各区及模具组件温度按该热塑性树脂的特性控制在240-330℃；
(2)热塑性树脂通过螺杆挤出机熔融挤出，均匀分布在恒速运行的芯丝外，包覆形成皮层；
(3)经热水降温后，通过95℃热水箱经过按聚酯预牵伸倍数设定的牵伸倍数牵伸，再经过热烘箱牵伸至所需要的聚酯PET芯丝的总牵伸倍数5.0-5.8倍，通过定型烘箱定型后冷却、卷取，得到纤度为0.30-0.70mm的以热塑性树脂为皮层，聚酯PET为芯层的皮芯复合丝。
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Granted publication date: 20160615 Termination date: 20170429 |